آموزش ایجاد یک ماتریس (Matrix) در پایتون (Python)

آموزش ایجاد یک ماتریس (Matrix) در پایتون (Python)

در این آموزش به بررسی کامل ساخت ماتریس با مثال های متنوع در پایتون (python) می‌پردازیم! مثلاً فرض کنید میخواید یک ماتریس 4 در 3 درست کنید، یا یک ماتریس 5 در 5 با اعداد 1 تا 25، و الی آخر! همه این ها رو در این آموزش باهم بحث می‌کنیم!

تعریف یک ماتریس

برای تعریف ماتریس به فرمی که در ذهن ماست، باید از یک سری پکیج‌های آماده در پایتون (python) استفاده کنیم، مثل numpy ! (پکیج‌های دیگه‌ای هم وجود داره، اما اگر توصیه من رو میخواید، numpy رو یاد بگیرید، چون بی‌نهایت فراگیرتر و رایج‌تر است!)

گام 0

پس قبل از هرکاری باید پکیج numpy را نصب کنید! (مانند هر پکیج دیگری که نیاز به نصب دارد!)

برای انجام گام 0 میتونید مراجعه کنید به آموزش نصب پکیج های مختلف در پایتون (python) که در اونجا به صورت کامل، روش‌های مختلف نصب پکیج‌های مختلف پایتون رو آموزش می‌دیم!

گام 1

باید به پایتون بگید که قصد دارید از پکیج نصب شده‌ی numpy استفاده کنید! [تا بنده خدا بدونه که قراره شما ازش استفاده کنین، چون ممکنه 10 تا پکیج دیگه هم نصب باشه، اگر قرار باشه همه رو آماده نگه داره که آیا شما استفاده بکنید یا نکنید، شدیداً سنگین میشه و رووویِ کاراییش تأثیر میذاره! پس نیازه تا از هرچیزی که میخواین استفاده کنین، بهش بگین که من میخوام از فلان چیز استفاده کنم!]

حالا برای اینکه بهش بگید که می‌خواید از پکیج numpy که قبلاً نصب کردید استفاده کنید، باید بنویسید!:

import numpy as np

در اینجا گفتیم وارد کن (import یعنی وارد کردن) پکیج numpy رو با نام مستعار np! شاید بگید نام مستعار دیگه چه صیغه‌ای است؟!

جواب اینه که ما چون حوصله نداریم در طول برنامه از لفظ بلند بالای numpy استفاده کنیم، میایم یک نام مستعار کوچولو و کوتاه براش انتخاب می‌کنیم! تا به جای گفتن numpy بگیم np !

دقیقاً مثل اینکه بعضی افراد اسم “سیاوش” رو خلاصه می‌کنن و می‌گن: “سیا” ! اینجا هم دقیقاً همین شکلی است!

توجه کنید که این خط کد بالا، باید قبل از استفاده از کدهایی که در ادامه میگیم باشه! وگرنه نمی فهمه چی نوشتیم!

گام 2: حالا بریم که شروع کنیم بحث اصلی خودمون رو…!

در اینجا سعی می‌کنیم مقدمات الکی و اضافه نگیم و یه راست بریم سراغ مثال…!

مثال 1

فرض کنید می‌خواید یک ماتریس 2 در 3 به اسم a تعریف کنید به صورت زیر:

⎡1  2  3⎤
⎢       ⎥
⎣4  5  6⎦

a=np.array([
    [1,2,3],
    [4,5,6]
])

a=np.array([ [1,2,3], [4,5,6]])

جواب اینه که: البته که میشه! پایتون به اون فضاهای خالی و spaceهایی که می‌زنیم حساس نیست! اما من برای خوانایی بهتر، مدل اول رو ترجیح میدم! اگر شما مدل دومی رو دوست دارید، مانعی نیست! از همین دومی استفاده کنید!

⎡1   2   3   4 ⎤
⎢              ⎥
⎢5   6   7   8 ⎥
⎢              ⎥
⎢9   10  11  12⎥
⎢              ⎥
⎣13  14  15  16⎦

a=np.array([
    [1,2,3,4],
    [5,6,7,8],
    [9,10,11,12],
    [13,14,15,16]
])

a=np.array(range(1,37)).reshape(6,6)

در نگاه اول به کد بالا، اگر پیش‌نیازها رو بلد نباشید یکم خوف می‌کنید! اما نگران نباشید توضیح می‌دیم! همینطور که از آموزش تابع range در پایتون می‌دونید که وقتی به پایتون می‌گیم رِنج اعداد 1 تا 37، میاد اعداد 1 تا 36 رو در نظر میگیره! یعنی اون آخری (عدد 37) رو در نظر نمی‌گیره! شاید تعجب کنید ولی تابع range پایتون اینجوری کار میکنه دیگه! (برای توضیح بیشتر لطفاً به همون مطلب آموزش تابع range مراجعه کنید!)

پس رسماً اول گفتیم اعداد 1 تا 36 رو به آرایه تبدیل کن! بعد در ادامه با دستور reshape (در زبان انگلیسی reshape تغییر مجدد شکل!) میایم شکل آرایه رو به 6 در 6 تبدیل می‌کنیم! (اگر توضیح و مثال بیشتر در مورد دستور reshape می‌خواید مراجعه کنید به مطلب آموزش تابع reshape در numpy پایتون ! هرچند اگر توضیحی که اینجا دادم رو فهمیدید که چیکار میکنه، شاید دیگه خیلی لازم نباشه!)

پس یه بار دیگه مرور کنم چه کردیم!: اومدیم اعداد 1 تا 36 رو به آرایه تبدیل کردیم! بعد این آرایه رو تغییر شکل دادیم به 6 در 6 ! همین!

درس بعدی: محاسبه جمع، تفرق و محاسبه ترانهاده در ماتریس ها

در درس بعدی که لینکش رو در بالا مشاهده می‌کنید! به آموزش کامل محاسبه جمع، تفریق و محاسبه ترانهاده یک ماتریس در پایتون (python) می‌پردازیم! و با مثال و توضیح کدها، مطلب رو کامل درک خواهید کرد! در ضمن اون مطلب هم فیلم آموزشی داره!

مطالب پیشنهادی:

آموزش محاسبه دترمینان یک ماتریس در پایتون !

آموزش محاسبه ضرب ماتریسی و ضرب درایه درایه دو ماتریس در پایتون !

آموزش محاسبه مقادیر ویژه و بردارهای ویژه یک ماتریس

آموزش تابع ones و zeros در numpy پایتون !

با این دوتا دستور ones و zeros می‌تونید ماتریس های مختلفی، با ابعاد مختلفی بسازید که درایه‌هاشون صفر یا یک است!

آموزش محاسبه معکوس یک ماتریس در پایتون !

آموزش کامل و رایگان زبان برنامه نویسی پایتون !